(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
構造物内で長尺状の中途位置で屈曲可能な吊材で吊り下げられた吊物の水平方向の振動の増加を抑制する吊物の振動抑制装置において、
前記吊材と前記吊物による振動系の固有周期と、前記構造物や地盤の固有周期との共振を回避することによって前記構造物の揺れに伴う前記吊物の水平方向の振動の増加を抑制するために、前記吊物が振動するとき、あるいは振動する可能性があるときに、前記吊物の吊り長さを変更することにより、前記吊材と前記吊物とで構成される前記振動系の固有周期を変更する固有周期変更手段を備えることを特徴とする振動抑制装置。
【請求項２】
前記吊物の振動を予測し、予測結果に基づいて前記固有周期変更手段を制御する振動予測手段を更に備えることを特徴とする請求項１記載の振動抑制装置。
【請求項３】
前記振動予測手段は、緊急地震速報に基づいて前記吊物の振動を予測することを特徴とする請求項２記載の振動抑制装置。
【請求項４】
前記振動予測手段は、地震の初期微動に基づいて前記吊物の振動を予測することを特徴とする請求項２記載の振動抑制装置。
【請求項５】
前記予測は、地震の地震波特性に基づいて行われることを特徴とする請求項２〜４のいずれか一項記載の振動抑制装置。
【請求項６】
前記予測は、地盤の振動特性に基づいて行われることを特徴とする請求項２〜４のいずれか一項記載の振動抑制装置。
【請求項７】
前記予測は、前記構造物の振動特性に基づいて行われることを特徴とする請求項２〜４のいずれか一項記載の振動抑制装置。
【請求項８】
前記吊物の振動を検知し、検知結果に基づいて前記固有周期変更手段を制御する振動検知手段を更に備えることを特徴とする請求項１記載の振動抑制装置。
【請求項９】
前記振動検知手段は、検知された振動が増大するか否かを判定し、判定結果に基づいて前記固有周期変更手段を制御する振動判定手段を有することを特徴とする請求項８記載の振動抑制装置。
【請求項１０】
前記固有周期変更手段は、前記吊材の中途位置を固定することによって前記吊り長さを変更する中途位置固定手段を有することを特徴とする請求項１〜９のいずれか一項記載の振動抑制装置。
【請求項１１】
前記固有周期変更手段は、前記吊材の中途位置で、前記吊材の水平方向の振動を規制する振動規制手段を有していることを特徴とする請求項１〜９のいずれか一項記載の振動抑制装置。
【請求項１２】
前記振動規制手段は、前記振動系の前記固有周期を変更するときに、前記構造物の天井側から降下することを特徴とする請求項１１記載の振動抑制装置。
【請求項１３】
前記固有周期変更手段は、
前記吊材の中途位置に固定された固定部材と、
一端側が前記固定部材と連結された複数の補助吊材と、
前記補助吊材の他端側と連結され、前記振動系の前記固有周期を変更するときに、前記補助吊材の前記他端側を牽引して前記補助吊材を緊張させることによって、前記固定部材の水平方向の移動を規制する牽引手段と、を有することを特徴とする請求項１〜９の何れか一項記載の振動抑制装置。
【請求項１４】
前記固有周期変更手段は、前記吊材と連結された弾性部材を有することを特徴とする請求項１〜９の何れか一項記載の振動抑制装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、地震や風などによる吊物の水平方向の振動を抑制する振動抑制装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来のこのような分野の技術として、特開２００１−１２５４１号公報がある。この公報に記載された振動抑制装置は、吊り具（吊材）に吊り下げられた吊物の上端側に箱体を設け、この箱体の内部空間に、往復移動する錘を入れることによって構成されている。このような振動抑制装置においては、吊物の水平方向の振動に伴って箱体内の錘が往復移動して壁面と衝突することによって、吊物の振動を減衰させている。
【特許文献１】特開２００１−１２５４１号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００３】
ここで、上記振動抑制装置にあっては、吊物に別途装置を設けなくてはならないため、外観上の問題やコスト面の問題から一部の吊物には適用できない場合あった。また、近年の構造物の大型化及び高層化に伴って構造物自体の振動の影響も大きくなるため、吊物及び吊材で構成される振動系と構造物との間で共振が発生した場合は、上記振動装置で振動を減衰させるとしても、減衰させるまでの間に吊物が大きく振動してしまうという問題があった。特に、大型施設の室内で高い位置から大きな吊物を吊り下げた場合は、大きな振動によって下の人に心理的な恐怖感を与えてしまう可能性がある。
【０００４】
本発明は、簡単な構成で、吊物の水平方向の振動の増加を抑制できる振動抑制装置を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００５】
本発明に係る振動抑制装置は、構造物内で長尺状の吊材で吊り下げられた吊物の水平方向の振動の増加を抑制する吊物の振動抑制装置において、吊物の吊り長さを変更することにより、吊材と吊物とで構成される振動系の固有周期を変更する固有周期変更手段を備えることを特徴とする。
【０００６】
この振動抑制装置では、固有周期変更手段によって、吊物の吊り長さを変更し、吊材と吊物とで構成される振動系の固有周期を変更することができる。従って、振動系の固有周期が構造物や地盤などの固有周期付近に存在し、共振によって振動が増加する場合であっても、固有周期変更手段で吊り長さを変更するだけで共振を回避することができる。これによって、特別な振動減衰装置を別途設けなくても、簡単な構成で吊物の水平方向の振動の増加を抑制できる。
【０００７】
また、振動抑制装置は、吊物の振動を予測し、予測結果に基づいて固有周期変更手段を制御する振動予測手段を更に備えることが好ましい。地震や強風などによる構造物の揺れに伴う吊物の振動を予測することにより、共振によって吊物が大きく振動してしまう前に固有周期変更手段で吊り長さを変更して共振を回避することができる。更に、地震や強風による揺れと吊物の振動系とが共振するか否かを予測すれば、吊物の振動が大きくなってしまう場合のみ固有周期変更手段を制御することができ、不要な場合に制御を行うことを防止できる。
【０００８】
また、振動抑制装置において、振動予測手段は、緊急地震速報に基づいて吊物の振動を予測することが好ましい。緊急地震速報に基づいて振動を予測することによって、構造物から遠方で地震が発生した場合に、揺れが吊物に伝達される前に振動を予測し、予め固有周期を変更しておくことができる。
【０００９】
また、振動抑制装置において、振動予測手段は、地震の初期微動に基づいて吊物の振動を予測することが好ましい。初期微動に基づいて振動を予測することによって、直下型地震等、構造物に近接した地域で地震が発生した場合に、主要動が伝達される前に吊物の振動を予測し、予め固有周期を変更しておくことができる。
【００１０】
また、振動抑制装置において、予測は、地震の地震波特性に基づいて行われることが好ましい。緊急地震速報の内容や初期微動の分析結果などから得られた地震の地震波特性と、吊物の振動系の固有周期とを比較し、共振の可能性があると予測した場合に振動系の固有周期を変更することができる。
【００１１】
また、振動抑制装置において、予測は、地盤の振動特性に基づいて行われることが好ましい。震源から構造物までの間の地盤の振動特性を考慮すると共に、構造物付近の地盤の振動特性と吊物の振動系の固有周期とを比較し、共振の可能性があると予測した場合に振動系の固有周期を変更することができる。
【００１２】
また、振動抑制装置において、予測は、構造物の振動特性に基づいて行われることが好ましい。構造物の振動特性と吊物の振動系の固有周期とを比較し、共振の可能性があると予測した場合に振動系の固有周期を変更することができる。
【００１３】
また、振動抑制装置は、吊物の振動を検知し、検知結果に基づいて固有周期変更手段を制御する振動検知手段を更に備えることが好ましい。地震や強風などによる構造物の揺れに伴い吊物が実際に振動したことを検知することによって、固有周期変更手段の制御を実際の吊物の振動に対応して正確に行うことができる。
【００１４】
また、振動抑制装置において、振動検知手段は、検知された振動が増大するか否かを判定し、判定結果に基づいて固有周期変更手段を制御する振動判定手段を有するが好ましい。検知した振動を分析して吊物の振動が大きくなるかどうか判定すれば、吊物の振動が大きくなってしまう場合のみ固有周期変更手段を制御することができ、不要な場合に制御を行うことを防止できる。
【００１５】
また、振動抑制装置において、固有周期変更手段は、吊材の中途位置を固定することによって吊り長さを変更する中途位置固定手段を有することが好ましい。中途位置固定手段で吊材の中途位置を固定することにより、吊材と吊物との固定位置から中途位置固定手段の位置へ、吊り長さの終端位置を変更することができる。これによって、吊り長さを変更して振動系の固有周期を変更することができる。
【００１６】
また、振動抑制装置において、固有周期変更手段は、吊材の中途位置で、吊材の水平方向の振動を規制する振動規制手段を有していることが好ましい。振動規制手段で吊材の中途位置の振動を規制することにより、吊材が振動規制手段の位置で屈曲するため、吊物は実質的に振動規制手段の位置を支点として振動することとなる。これによって、吊材の天井側の固定部分から振動規制手段の位置へ吊り長さの始端位置を実質的に変更することができるため、吊り長さを変更して振動系の固有周期を変更することができる。
【００１７】
また、振動抑制装置において、振動規制手段は、振動系の固有周期を変更するときに、構造物の天井側から降下することが好ましい。振動系の固有周期を変更するときに振動規制手段が天井側から降下することによって、振動系の固有周期を変更させる必要がある場合にのみ、吊材の中途位置での振幅を規制することができる。
【００１８】
また、振動抑制装置において、固有周期変更手段は、吊材の中途位置に固定された固定部材と、一端側が固定部材と連結された複数の補助吊材と、補助吊材の他端側と連結され、振動系の固有周期を変更するときに、補助吊材の他端側を牽引して補助吊材を緊張させることによって、固定部材の水平方向の移動を規制する牽引手段と、を有することが好ましい。通常時に補助吊材を緩ませておけば、固定部材は水平方向に移動可能となり、固定部材と補助吊材とは吊材の天井側の固定部分を支点として吊物と共に振動することができる。一方、固有周期を変更させる場合には、牽引手段で補助吊材を緊張させて固定部材の水平方向の振動を規制することによって、固定部材を支点として吊物を振動させることができる。これによって、吊材の天井側の固定部分から固定部材の位置へ吊り長さの始端位置を変更することができるため、吊り長さを変更して振動系の固有周期を変更することができる。
【００１９】
また、振動抑制装置において、固有周期変更手段は、吊材と連結された弾性部材を有することが好ましい。吊材に弾性部材を連結させることにより、吊物に作用する遠心力の変化に伴って弾性部材が伸縮し、吊り長さを変更することができる。すなわち、振動が大きいときは吊物に大きな遠心力が作用するため、弾性部材の伸びが増大することによって吊り長さを長くすることができ、これによって、振動系の固有周期を変更することができる。
【発明の効果】
【００２０】
本発明によれば、簡単な構成で、吊物の水平方向の振動の増加を抑制できる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２１】
以下、図面を参照しつつ本発明に係る振動抑制装置について詳細に説明する。
【００２２】
［第１の実施形態］
本実施形態に係る振動抑制装置は、例えば、高層ビルや大型の施設などの構造物内で、シャンデリア等の照明器具や、機材や、吊り天井などの吊物を天井から吊り下げた場合に、地震や風などの影響による構造物の揺れに伴って吊物が振動するとき、あるいは振動する可能性があるときに、吊物の水平方向の振動の増加を抑制するものである。図１に示すように、振動抑制装置１は、構造物の天井Ｆから吊物２をワイヤなどの吊材３で吊り下げることによって構成される振動系４と、吊材３を巻き取る巻取装置（固有周期変更手段）５と、機械的なトリガーによって巻取装置５を起動させる機械的起動部６と、吊物２の振動を予測・検知することによって巻取装置５を制御する制御部７と、制御部７に電気的に接続された緊急地震速報受信部８と、地震計９と、振動検知センサ（振動検知手段）１０とを備えている。
【００２３】
巻取装置５は、天井Ｆの裏に設置されており、モータで滑車を回転させることによって吊材３の上端部の巻取りや巻き戻しを行うものである。巻取装置５は、吊材３の巻取りや巻き戻しを行うことによって、吊物２の吊り長さを変更することができ、これによって振動系４の固有周期を変更することができる。この巻取装置５は、制御部７からの制御信号や機械的起動部６の作動によって起動し、振動系４が構造物Ｓや地盤との共振を避けることができるように吊り長さを短くし、又は長くすることができる。
【００２４】
機械的起動部６は、巻取装置５にメカニカルスイッチなどを組み込むことによって構成されており、吊物２の水平方向の振動が所定のレベル以上になると巻取装置５を起動させる機能を有している。機械的起動部６としては、例えば、所定レベル以上の振動が付与されたときに、ロックが外れて巻取装置５を起動させるような機構が挙げられる。
【００２５】
緊急地震速報受信部８は、全国各地に配置された地震計の測定結果に基づいて気象庁から発信される緊急地震速報を受信し、制御部７に出力する機能を有している。この緊急地震速報を受信することによって地震のマグニチュードや震源や発生時刻などの地震情報を取得することができる。
【００２６】
地震計９は、地震を予報するためのオンサイト・ウォーニング用のセンサとして構造物Ｓ内に設置されており、構造物Ｓに到達した地震の振動を検知して振動情報を制御部７に出力する機能を有している。この地震計９は、地震の初動から２〜３秒の小さな揺れである初期微動（Ｐ波）も検知することができる。
【００２７】
振動検知センサ１０は、構造物の天井Ｆや吊物２に取り付けられており、振動系４に作用する実際の振動を検知して検知結果を制御部７に出力する機能を有している。なお、振動検知センサ１０は、天井Ｆに設置されたものと吊物２に設置されたものを両方用いてもよく、いずれか一方を用いてもよい。
【００２８】
制御部７は、巻取装置５と電気的に接続されて制御を行うものであり、例えばＣＰＵを主体として構成され、ＲＯＭ、ＲＡＭ、入力信号回路、出力信号回路、電源回路などを備えている。この制御部７は、吊物２の振動を予測する振動予測部１１と、直接検知した吊物２の振動が増大するか否かを判定する振動判定部１２と、予測結果や判定結果に基づいて巻取装置５を起動させる電気的起動部１３とを有しており、振動予測手段、振動検知手段、振動判定手段として機能するものである。
【００２９】
振動予測部１１は、緊急地震速報受信部８から出力された地震情報、又は地震計９から出力された振動情報に基づいて吊物２の振動を予測する機能を有している。振動予測部１１は、予測結果を電気的起動部１３へ出力する。
【００３０】
具体的には、振動予測部１１は、緊急地震速報受信部８からの地震情報と予めストックしてあるデータとを照らし合わせることによって、マグニチュードの大きさや震源の位置などに基づいた地震波特性を評価し、震源から構造物Ｓに到るまでの間の地盤の振動特性や構造物Ｓ近傍の地盤の振動特性を評価し、更に、構造物Ｓ自体の振動特性を評価する。振動予測部１１は、それらの評価結果と吊物２の振動系４の固有周期とを比較し、振動系４の固有周期と構造物Ｓや地盤などの固有周期との関係から共振の有無を考慮することによって、吊物２の振動の大きさを予測することができる。このような緊急振動速報に基づいた予測は、地震が到達する前段階で処理を行うことができるため、構造物Ｓから遠方で地震が発生した場合に特に有効である。
【００３１】
また、振動予測部１１は、地震計９からの振動情報と予めストックしてあるデータとを照らし合わせることによって、構造物Ｓに到達する地震の地震波特性を評価し、構造物Ｓ近傍の地盤の振動特性や構造物Ｓの振動特性を評価する。振動予測部１１は、それらの評価結果と吊物２の振動系４の固有周期とを比較し、振動系４の固有周期と構造物Ｓや地盤などの固有周期との関係から共振の有無を考慮することによって、吊物２の振動の大きさを予測することができる。このように地震計９で検知した振動情報に基づいた予測は、初期微動の段階でも処理を行うことができる。従って、直下型の地震などのように、構造物Ｓに近接した地域で地震が発生し緊急地震速報による処理では間に合わない場合に特に有効である。
【００３２】
振動判定部１２は、振動検知センサ１０からの検知結果と予めストックしてある振動データとを照らし合わせることによって、振動が増大するか否かを判定する機能を有している。振動判定部１２は、判定結果を電気的起動部１３に出力する。このように、振動検知センサ１０による吊物２の実際の振動に基づいて判定することによって、例えば、風などの地震以外の原因による振動にも対応することができる。また、地震の予測が間に合わなかった場合にも対応することができる。
【００３３】
電気的起動部１３は、振動予測部１１から出力された予測結果、又は振動判定部１２から出力された判定結果に基づいて巻取装置５を起動させる機能を有している。具体的には、構造物Ｓや地盤などの固有周期付近に振動系４の固有周期が存在しており、共振によって吊物２が大きく振動すると予測・判定された場合、電気的起動部１３は、共振を回避できるような吊り長さを算出すると共に、算出した吊り長さとなるように巻取装置５へ制御信号を出力する。なお、構造物Ｓの遠方で発生した地震は、長周期成分が比較的多いため、吊り長さを短くして固有周期を短くすることによって共振を避けられる場合が多い。また、構造物Ｓの近傍で発生した地震は、短周期成分が比較的多いため、吊り長さを長くして固有周期を長くすることによって共振を避けられる場合が多い。
【００３４】
次に、図２及び図３を参照して、第１の実施形態に係る振動抑制装置１の動作について説明する。
【００３５】
図２に示す処理は緊急地震速報による地震情報や地震計９による初期微動などの振動情報に基づいて吊物２の振動を予測し、巻取装置５を制御する処理である。この処理は制御部７において、振動抑制装置１が起動している間、所定のタイミングで繰り返し実行される。
【００３６】
まず、緊急地震速報受信部８で緊急地震速報が受信され、あるいは地震計９で初期微動が検知されると（Ｓ１００）、振動予測部１１は、マグニチュードの大きさや震源の位置や振動分析などに基づいて地震波特性の評価を行う（Ｓ１０２）と共に、震源から構造物Ｓに到るまでの間の地盤及び構造物Ｓ近傍の地盤の振動特性の評価を行い（Ｓ１０４）、構造物Ｓの振動特性の評価を行う（Ｓ１０６）。そして、振動予測部１１は、評価結果と吊物２の振動系４の固有周期とを比較することによって、吊物２の振動の大きさを予測し（Ｓ１０８）、共振を回避するために、振動系４の固有周期の変更が必要か否かを判定する（Ｓ１１０）。固有周期の変更は必要無いと判定された場合は、図２の処理は終了し、緊急地震速報受信部８及び地震計９による検知待ちの状態となる。
【００３７】
一方、Ｓ１１０において、構造物Ｓや地盤などの固有周期付近に振動系４の固有周期が存在し、振動系４の固有周期の変更が必要であると判定された場合、電気的起動部１３は、共振を回避できるような吊り長さを算出すると共に（Ｓ１１２）、巻取装置５へ制御信号を出力し（Ｓ１１４）、図２の処理は終了する。
【００３８】
次に、図３の処理について説明する。この処理は振動検知センサ１０によって吊物２の振動が直接検知されたときに、巻取装置５を制御する処理である。この処理は制御部７において、振動抑制装置１が起動している間、所定のタイミングで繰り返し実行される。
【００３９】
まず、振動検知センサ１０で吊物２の振動が検知されると（Ｓ２００）、振動判定部１２は、振動の大きさが予め設定された所定レベル以下であるか否かを判定する（Ｓ２０２）。
【００４０】
吊物２の振動の大きさが所定レベル以下であると判定された場合、振動判定部１２は、検知された振動の特性と予めストックしてあるデータとの比較をすることにより吊物２の振動の特性の評価を行い（Ｓ２０４）、この評価結果に基づいて、吊物２の振動が増大する可能性があるか否かを判定する（Ｓ２０６）。共振などによって吊物２の振動が増大する可能性があると判定された場合、電気的起動部１３は、共振を回避できるような吊り長さを算出し（Ｓ２０８）、巻取装置５へ制御信号を出力し（Ｓ２１０）、図３の処理は終了し、振動検知センサ１０による検知待ちの状態となる。Ｓ２０６で吊物２の振動が増大する可能性がないと判定された場合も、図３の処理は終了する。
【００４１】
一方、Ｓ２０２において、吊物２の振動の大きさが所定レベルより大きいと判定された場合は、速やかに振動を小さくするべく、共振を回避できるような吊り長さを算出し（Ｓ２０８）、巻取装置５へ制御信号を出力する（Ｓ２１０）。
【００４２】
以上のように、第１の実施形態に係る振動抑制装置１によれば、巻取装置５によって、吊物２の吊り長さを変更し、吊材３と吊物２とで構成される振動系４の固有周期を変更することができる。従って、振動系４の固有周期が構造物や地盤などの固有周期付近に存在し、共振によって振動が増加する可能性がある場合であっても、巻取装置５で吊り長さを変更するだけで共振を回避することができる。これによって、特別な振動減衰装置を別途設けなくても、簡単な構成で吊物の水平方向の振動の増加を抑制できる。
【００４３】
また、地震などによる構造物Ｓの揺れに伴う吊物２の振動を予測することにより、吊物２が大きく振動してしまう前に共振を回避することができる。更に、地震による振動によって共振するかどうかを予測すれば、吊物２の振動が大きくなってしまう場合のみ巻取装置５を制御することができ、不要な場合に制御を行うことを防止できる。
【００４４】
また、緊急地震速報に基づいて振動を予測することによって、構造物Ｓから遠方で地震が発生した場合に、振動が吊物２に伝達される前に振動を予測し、予め固有周期を変更しておくことができる。
【００４５】
また、初期微動に基づいて振動を予測することによって、直下型地震等、構造物Ｓに近接した地域で地震が発生した場合に、主要動が伝達される前に吊物２の振動を予測し、予め固有周期を変更しておくことができる。
【００４６】
また、構造物Ｓの揺れに伴い吊物２が実際に振動したことを検知ことによって、制御を実際の吊物２の振動に対応して正確に行うことができる。また、検知した振動を分析して吊物２の振動が大きくなるかどうか判定することにより、吊物２の振動が大きくなってしまう場合のみ巻取装置５を制御することができ、不要な場合に制御を行うことを防止できる。
【００４７】
本実施形態においては、緊急地震速報と地震計９の振動情報との両方に基づいて振動を予測することができるため、震源が近い場合も遠い場合も確実に振動を予測することができる。更に、吊物２の実際の振動に基づいて制御すると共に機械的起動部の作動によって吊り長さを変更することができるため、状況によらず正確に共振を避けることができる。
【００４８】
［第２の実施形態］
次に、第２の実施形態に係る振動抑制装置について説明する。第２の実施形態に係る振動抑制装置は、固有周期変更手段として巻取装置５に代えて図４に示す固有周期変更機構２０を適用した点で、第１の実施形態に係る振動抑制装置１と主に相違する。
【００４９】
図４に示すように、固有周期変更機構２０は、円筒状の吊物２１の内部に吊材２２の下端を固定する固定板２３を設け、吊物２１の内部の上端側に中途位置固定部（中途位置固定手段）２４を設けることによって構成されている。この中途位置固定部２４は、吊材２２の中途位置を固定することによって吊り長さを変更する機能を有しており、具体的には、図５（ａ）に示すように、吊材２２に巻きつけられたワイヤ２６の一端側を巻取装置２７で巻き取ることによって吊材２２を固定することができる。あるいは、図５（ｂ）に示すように、押圧板２８で挟み込むことによって吊材２２を固定することができる。このような巻取装置２７には掃除機のコード巻上げ機構などが用いられ、押圧板２８にはボールペンのノック機構に使用されるような機構が用いられていてもよく、あるいは電動機などの外部動力を利用して駆動させてもよい。
【００５０】
固有周期変更機構２０によれば、吊り長さ変更前は図４（ａ）に示すように、固定板２３の位置を吊り長さの終端位置として、吊り長さＬで吊物２１が振動する。一方、吊り長さ変更後は図４（ｂ）に示すように、中途位置固定部２４で吊材２２の中途位置を固定して当該固定位置を終端位置とすることにより、吊り長さをＬ´とすることができる。これによって、吊り長さを変更して振動系の固有周期を変更することができる。
【００５１】
［第３の実施形態］
次に、第３の実施形態に係る振動抑制装置について説明する。第３の実施形態に係る振動抑制装置は、固有周期変更手段として巻取装置５に代えて図６に示す固有周期変更機構４０を適用した点で、第１の実施形態に係る振動抑制装置１と主に相違する。
【００５２】
図６に示すように、固有周期変更機構４０は、天井Ｆ裏で吊材４２を取り囲むようにして配置される大筒体４３と、吊材４２を取り囲むように大筒体４３の内部に収容される小筒体（振動規制手段）４４とを備えている。この小筒体４４は、振動系の固有周期を変更するとき、大筒体４３から天井Ｆの穴を通って降下されることにより、中途位置における吊材４２の振動を規制する機能を有している。なお、小筒体４４の移動は、電動機を利用して行ってもよく、あるいは、機械的な伸縮機構を利用してもよい。
【００５３】
このような固有周期変更機構４０によれば、吊り長さ変更前は図６（ａ）に示すように、吊物４１が吊り長さＬで振動する。一方、吊り長さ変更後は図６（ｂ）に示すように、小筒体４４で吊材４２の中途位置の振動を規制して屈曲させることによって、吊物４１は実質的に小筒体４４の下端部を支点として吊り長さＬ´で振動することとなる。これによって、吊材４２の天井側の固定部分から小筒体４４の下端部の位置へ、吊り長さの始端位置を実質的に変更することができるため、吊り長さを変更して振動系の固有周期を変更することができる。また、小筒体４４を天井側から降下させる構成とすることによって、振動系の固有周期を変更させる必要がある場合にのみ、吊材４２の中途位置での振動の規制を行うことができる。
【００５４】
降下させる振動規制手段は、小筒体４４に限らず、図７に示すようなリングフレーム４６であってもよく、あるいは、図８に示すような複数のカップ状部材による伸縮体４７であってもよい。
【００５５】
［第４の実施形態］
次に、第４の実施形態に係る振動抑制装置について説明する。第４の実施形態に係る振動抑制装置は、固有周期変更手段として巻取装置５に代えて図９に示す固有周期変更機構５０を適用した点で、第１の実施形態に係る振動抑制装置１と主に相違する。
【００５６】
図９示すように、固有周期変更機構５０は、天井Ｆの下側で吊材５２の中途位置に固定された固定板（固定部材）５３と、天井Ｆの裏側で吊材５２を取り囲み、４本の支柱５４で支持されるリングフレーム５６と、リングフレーム５６の支柱５４にガイドされるようにそれぞれ取り付けられたリング５７と、リング５７及び固定板５３に連結された複数の補助吊材５８と、天井Ｆの裏側に配置され、補助吊材５８を中途位置で牽引する巻取装置（牽引手段）５９とを備えている。
【００５７】
支柱５４に取り付けられたリング５７は、上方からバネやヒモで吊るされた状態で支柱５４にガイドされながら移動できるように支持されている。また、補助吊材５８は、上端がリング５７に固定され、天井Ｆのスリット６１を通過して下端が固定板５３に固定されると共に、中途位置がワイヤを介して巻取装置５９と連結されている。吊り長さ変更前にあっては、この補助吊材５８は緩んだ状態にあるため、固定板５３は水平方向に移動することができる。従って、図９に示すように、吊物５１は天井側の固定位置を支点として吊り長さＬで振動する。
【００５８】
吊り長さを変更する場合は、図１０に示すように、巻取装置５９で補助吊材５８の中途位置を牽引することによって、補助吊材５８を緊張させる。このとき、固定板５３は緊張した補助吊材５８で四方向から張力を受けることとなるため、水平方向の移動が規制される。固定板５３の移動が規制されることにより、吊物５１は、固定板５３を支点として吊り長さＬ´で振動することができる。以上によって、固有周期変更機構５０は、吊材５２の天井側の固定部分から固定板５３の位置へ吊り長さの始端位置を変更することができるため、吊り長さを変更して振動系の固有周期を変更することができる。
【００５９】
［第５の実施形態］
次に、第５の実施形態に係る振動抑制装置について説明する。第５の実施形態に係る振動抑制装置７０は、制御部や機械的起動部やセンサなどを用いていない点で、第１の実施形態に係る振動抑制装置１と主に相違する。
【００６０】
図１１示すように、振動抑制装置７０は、天井Ｆの裏側で吊材７２を取り囲むように配置された大筒体（振動規制手段）７３と小筒体（振動規制手段）７４とを備えている。この大筒体７３と小筒体７４は、吊材７２の上端と共に構造物の上壁面に固定されており、大筒体７３の方が小筒体７４よりも長尺とされている。
【００６１】
このような振動抑制装置７０によれば、吊物７１の振動が小さいときは、図１１（ａ）に示すように、大筒体７３及び小筒体７４と接触することなく、上壁面との固定部分を支点として吊り長さＬで振動する。振動が大きくなった場合は、図１１（ｂ）に示すように、吊材７２が小筒体７４の下端で規制されることによって、吊物７１は実質的に小筒体７４の下端の位置を支点として吊り長さＬ´で振動することとなる。更に振動が大きくなった場合は、図１１（ｃ）に示すように、吊材７２が大筒体７３の下端で規制されることによって、吊物７１は実質的に大筒体７３の下端の位置を支点として吊り長さＬ´´で振動することとなる。以上によって、制御部や機械的起動装置を設けることなく、吊材７２の天井側の固定部分から大筒体７３又は小筒体７４の下端の位置へ吊り長さの始端位置を変更することができるため、吊り長さを自動的に変更して振動系の固有周期を変更することができる。
【００６２】
なお、大筒体７３及び小筒体７４に代えて、図１２に示すような２つのリングフレーム７６，７７を配置してもよい。
【００６３】
［第６の実施形態］
次に、第６の実施形態に係る振動抑制装置について説明する。第６の実施形態に係る振動抑制装置８０は、筒体に代えて弾性部材を使用した点で、第５の実施形態に係る振動抑制装置７０と主に相違する。
【００６４】
図１３示すように、振動抑制装置８０は、天井Ｆの裏側に配置され、吊材８２の上端を固定する回転バネ（弾性部材）８３を備えている。吊材に回転バネ８３を連結させることにより、吊物８１に作用する遠心力の変化に伴って、実質的な吊り長さを変更することができる。具体的には、振動が生じていないときは、図１３（ａ）に示すように、吊物８１の吊り長さはＬとなるが、振動が発生したときは吊物８１に遠心力が作用することによって回転バネ８３が伸び、吊り長さがＬ´となる。更に振動が大きくなった場合は、図１３（ｂ）に示すように、吊物８１に更に大きな遠心力が作用して回転バネ８３の伸びが増大し、吊り長さがＬ´´となる。これによって、振動系の固有周期を自動的に変更することができる。
【００６５】
本発明は、上述した実施形態に限定されるものではない。
【００６６】
例えば、上述した実施形態においては、制御部７では、地震波特性、地盤及び構造物の振動特性を評価して吊物の振動を予測しているが、いずれか一要素のみを評価してもよい。あるいは、緊急地震速報や初期微動を検知した場合、あるいは直接振動を検知した場合は、評価を行うことなく直ちに固有周期を変更させてもよい。また、緊急地震速報及び初期微動の両方に基づいて振動を予測しているが、いずれか一方のみを用いてもよい。
【００６７】
更に、振動予測部１１で振動を予測して制御すると共に振動判定部１２で直接振動を検知して制御しているが、いずれか一方のみを用いてもよい。また、固有周期変更手段を電気的な起動と機械的な起動の両方を行っているが、いずれか一方のみを用いてもよい。
【００６８】
また、第１の実施形態から第６の実施形態の固有周期変更機構を適宜組み合わせることによって、吊物の吊り長さを変更してもよい。
【図面の簡単な説明】
【００６９】
【図１】本発明の第１の実施形態に係る振動抑制装置を示すブロック図である。
【図２】振動を予測して制御を行う処理を示すフローチャートである。
【図３】振動を直接検知して制御を行う処理を示すフローチャートである。
【図４】本発明の第２の実施形態に係る振動抑制装置を示す概略図である。
【図５】図４に示す中途位置固定部の例を示す図である。
【図６】本発明の第３の実施形態に係る振動抑制装置を示す概略図である。
【図７】図６に示す規制手段の変形例を示す図である。
【図８】図６に示す規制手段の変形例を示す図である。
【図９】本発明の第４の実施形態に係る振動抑制装置を示す概略図である。
【図１０】図９に示す振動抑制装置の吊り長さ変更後の様子を示す図である。
【図１１】本発明の第５の実施形態に係る振動抑制装置を示す概略図である。
【図１２】図１１に示す規制手段の変形例を示す図である。
【図１３】本発明の第６の実施形態に係る振動抑制装置を示す概略図である。
【符号の説明】
【００７０】
１，７０，…振動抑制装置、２，２１，４１，５１，７１，８１…吊物、３，２２，４２，５２，７２，８２…吊材、４…振動系、５…巻取装置（固有周期変更手段）、７…制御部（振動予測手段、振動検知手段、振動判定手段）、２０，４０，５０…固有周期変更機構（固有周期変更手段）、２４…中途位置固定部、４４…小筒体（振動規制手段）、４６…リングフレーム（振動規制手段）４７…伸縮体（振動規制手段）、５３…固定板（固定部材）、５８…補助吊材、５９…巻取装置（牽引手段）、７３，７４…筒体（振動規制手段）、７６，７７…リングフレーム（振動規制手段）、８３…回転バネ（弾性部材）。
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
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【図１０】
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【図１１】
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【図１２】
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【図１３】
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